Научная статья на тему 'О ВЛИЯНИИ СПИРТА НА РАЗМЕРЫ ЧАСТИЦ ОСАДКОВ, ВЫПАДАЮЩИХ ИЗ ВОДНО-ЭТАНОЛЬНЫХ РАСТВОРОВ СУЛЬФАТОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ'

О ВЛИЯНИИ СПИРТА НА РАЗМЕРЫ ЧАСТИЦ ОСАДКОВ, ВЫПАДАЮЩИХ ИЗ ВОДНО-ЭТАНОЛЬНЫХ РАСТВОРОВ СУЛЬФАТОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
74
16
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СУЛЬФАТЫ ЛИТИЯ / НАТРИЯ И КАЛИЯ / ВОДНО-ЭТАНОЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ / НАНОЧАСТИЦЫ / МИКРОКРИСТАЛЛЫ / LITHIUM SULFATE / SODIUM SULFATE / POTASSIUM SULFATE / WATER-ETHANOL SOLUTIONS / NANOPARTICLES / MICROCRYSTALS

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Борисов И.М., Набиев А.А., Корнилов В.М., Солиев Л., Ведерникова Т.Г.

Показано, что при получении осадков сульфатов лития, натрия и калия из водно-этанольных насыщенных растворов в равновесных условиях добавки этанола понижают размеры образующихся микрокристаллов. В неравновесном режиме из изученных растворов в осадок выпадают наночастицы, размер которых возрастает с увеличением доли этанола в растворе. Впервые были получены числовые значения о нано-размерах осадков сульфатов лития, натрия и калия, выпавших из водно-этанольных растворов. Полученные данные могут служить теоретической и научной основой для создания более эффективных технологий очистки стоков, содержащих сульфаты лития, натрия и калия.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Борисов И.М., Набиев А.А., Корнилов В.М., Солиев Л., Ведерникова Т.Г.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ON THE EFFECT OF ALCOHOL ON THE SIZE OF PARTICLES PRECIPITATING FROM WATER-ETHANOL SOLUTIONS OF ALKALI METAL SULFATES

It was shown that upon receipt of precipitation of lithium, sodium, and potassium sulfates from water-ethanol saturated solutions under equilibrium conditions, ethanol additions reduce the size of microcrystals formed. In the nonequilibrium mode, nanoparticles precipitate from the studied solutions, the size of which increases with an increase in the proportion of ethanol in the solution. When developing the technology of utilization of saline industrial effluents, information about the composition and particle size of the formed sediments is important. The data available in the literature mainly characterize the solubility of inorganic salts in various media. It is known that the introduction of an organic solvent in aqueous solutions of salts reduces the solubility of salts, which contributes to the selection of an effective method for the separation of salts from effluents. At the same time, the question of the size of the formed precipitation particles is practically not discussed. The influence of the method of obtaining the solid phase on the size of the formed particles is also not covered in the literature. In this regard, the influence of alcohol additives on the size of precipitation particles formed from saturated water-ethanol solutions of lithium, sodium, and potassium sulfates in equilibrium and nonequilibrium conditions of production is studied in this article. The presented results can be explained as follows. It is known that the solvent can play the role of a medium that affects the growth and number of embryos. The number of crystal nuclei in solutions depends on the polarity of the medium: the lower the dielectric constant of the solvent, the more nuclei are formed. Therefore, adding to the polar aqueous (e = 78.5) solutions of less polar solvent-ethanol (e = 24.3) decreases the total polarity of the solution. As a result, the number of crystal nuclei increases in water-ethanol solutions with an increase in the concentration of alcohol in the solution.

Текст научной работы на тему «О ВЛИЯНИИ СПИРТА НА РАЗМЕРЫ ЧАСТИЦ ОСАДКОВ, ВЫПАДАЮЩИХ ИЗ ВОДНО-ЭТАНОЛЬНЫХ РАСТВОРОВ СУЛЬФАТОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ»

УДК 54-162.37+544.015.22 DOI: 10.33184/bulletin-bsu-2020.1.10

О ВЛИЯНИИ СПИРТА НА РАЗМЕРЫ ЧАСТИЦ ОСАДКОВ,

ВЫПАДАЮЩИХ ИЗ ВОДНО-ЭТАНОЛЬНЫХ РАСТВОРОВ СУЛЬФАТОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ

© И. М. Борисов1, А. А. Набиев1, В. М. Корнилов1*, Л. Солиев2, Т. Г. Ведерникова1

1Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы

Россия, Республика Башкортостан, 450008 г. Уфа, ул. Октябрьской революции, 3а.

2Таджикский государственный педагогический университет им. С. Айни Республика Таджикистан, 734003 г. Душанбе, пр. Рудаки, 121.

Тел.: +7 (347) 246 63 92.

*Email: Azamjon.94@inbox.ru, kornilov@anrb.ru

Показано, что при получении осадков сульфатов лития, натрия и калия из водно-этанольных насыщенных растворов в равновесных условиях добавки этанола понижают размеры образующихся микрокристаллов. В неравновесном режиме из изученных растворов в осадок выпадают наночастицы, размер которых возрастает с увеличением доли этанола в растворе. Впервые были получены числовые значения о нано-размерах осадков сульфатов лития, натрия и калия, выпавших из водно-этанольных растворов. Полученные данные могут служить теоретической и научной основой для создания более эффективных технологий очистки стоков, содержащих сульфаты лития, натрия и калия.

Ключевые слова: сульфаты лития, натрия и калия, водно-этанольные растворы, нано-частицы, микрокристаллы.

Введение

При разработке технологии утилизации соле-содержащих промышленных стоков важны сведения о составе и размерах частиц образующихся осадков [1-3]. Имеющиеся в литературе [4-5] данные в основном характеризуют растворимость неорганических солей в различных средах. Известно [6-13], что введение органического растворителя в водные растворы солей понижает растворимость солей, что способствует выбору эффективного способа выделения солей из стоков. При этом вопрос о размерах образующихся частиц осадков практически не обсуждается. Не освещен в литературе также вопрос о влиянии способа получения твердой фазы на размер образующихся частиц. В связи с этим в настоящей работе изучено влияние добавок спирта на размер образующихся частиц осадков из насыщенных водно-этанольных растворов сульфатов лития, натрия и калия в равновесных и неравновесных условиях получения.

Методика эксперимента

Для получения осадков к насыщенным водным растворам сульфатов лития, натрия и калия (марки ч.д.а., дополнительно очищены перекристаллизацией) прибавляли определенный объем этанола-ректификата (используемого в пищевых целях). Объемное содержание этанола в растворе варьировали от 10 до 90% объемных. При добавлении спирта снижается растворимость соли [14], и она выпадает в осадок. Осадки получали в равновесных и неравновесных условиях. В первом случае водно-этанольный раствор с выпавшим осадком перемешивали на магнитной мешалке при 25 °С до тех пор, пока формы образующихся кристаллов перестают меняться. Для достижения равновесного

состояния растворы перемешивали от одного до трех суток в зависимости от природы соли. Микрофотографии кристаллов в жидкой фазе изучаемых водно-спиртовых растворов солей получали кри-сталлооптическим методом [15] на микроскопе Levenhuk 670 DT. Неравновесный режим получения осадков достигался при высушивании капли насыщенного водно-этанольного раствора на анализируемой поверхности сканирующего мульти-микроскопа марки «СММ-2000Т (ООО «Завод ПРОТОН-МИЭТ», Москва, Зеленоград)». После сканирования размеры частиц определяли с использованием программы атомно-силовой микроскопии (АСМ). Выбор метода обусловлен прежде всего тем, что масштаб исследуемых объектов не позволяет использовать для наблюдения оптическую микроскопию. Кроме того, по сравнению с признанными методами просвечивающей электронной микроскопии и растровой электронной микроскопии, при использовании методов сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ) существенно упрощается процедура подготовки объектов. В просвечивающей микроскопии для исследования подобных объектов нужно использовать метод реплик, и препарирование образца заметно усложняется. Для исследования в растровом электронном микроскопе необходимо, чтобы поверхность образца была проводящей. Использование проводящих покрытий в данном случае нежелательно, так как предметом изучения является именно поверхность. И в случае просвечивающей, и в случае растровой микроскопии сильно затруднено получение информации о высоте локальных неровностей объекта вообще и о параметрах шероховатости в частности. В методиках СЗМ возможность получения информации сразу по трем измерениям заложена в самом принципе действия конкретного типа микроскопа.

Таблица 1

Микрофотографии кристаллов, находящихся в жидкой фазе системы Li2SO4-H2O-C2H5OH при 25 оС

[Н2О]: [C2H5OH], % об.

Микрофотографии твердых фаз

Фазы и кратность увеличения _микроскопа_

90:10

80:20

50:50

L1+ L 260 раз

L1+ L 260 раз

L1+ L 320 раз

Примечание: L1 - Li2SO4•H2O; Ь - Li2SO4.

Результаты и их обсуждение

При введении этанола в насыщенные водные растворы сульфатов лития, натрия и калия образующиеся гидратированные ионы способны ассоциироваться друг с другом:

Соль + вода (спирт) ^ гидратированные ионы ^ гидратированные ионные ассоциаты

Общепризнано [16-18], что в водно-спиртовых растворах солей щелочных металлов молекулы спирта не участвуют в формировании сольватной оболочки катионов, и поэтому ионные ассоциаты образуются из гидратированных ионов. Вполне вероятно, что с увеличением концентрации спирта в растворе образуются ионные двойники или тройники разного строения. В водных растворах, скорее всего, образуются ассоциаты, в которых между ионами располагаются также молекулы воды. По мере увеличения содержания спирта и снижения доли воды в растворе возникают ионные ассоциаты, окруженные гидратной оболочкой, а между ионами уже нет молекул воды. По нашему мнению, ионные ассоциаты выступают зародышами кристаллов безводных сульфатов или кристаллогидратов, которые микрокристаллооптически наблюдаются в жидкой фазе изученных систем Ь^04-Н20-С2Н50Н,

№2804-Н20-С2Н50Н и К2804-Н20-С2Н50Н (табл. 1-3).Представленные в табл. 1-3 микрофотографии свидетельствуют о том, что добавки спирта по-разному влияют на морфологию образующихся зародышей кристаллов. Наиболее значительные изменения формы кристаллов происходят в случае водно-спиртовых растворов сульфата натрия (табл. 2), наряду с декагидратом образуется и безводная соль. Видимо, при добавлении этанола к водному раствору №2804 на конкуренцию процессов образования декагидрата и безводной соли значительное влияние оказывает соотношение молекул воды и спирта в многослойной сольватной оболочке ионов при варьировании концентрации спирта в растворе. Важно также, какая доля молекул воды из гидратной (сольватной) оболочки ионов расходуется на образование кристаллогидрата соли. Сульфат лития способен образовать моногидрат, и поэтому соотношение молекул воды и этанола в меньшей степени влияет на образование моногидрата или безводного сульфата лития (табл. 1). Сульфат калия в условиях эксперимента не образует кристаллогидрат и поэтому структура образующихся кристаллов не изменяется при варьировании содержания спирта в растворе (табл. 3).

Таблица 2

Микрофотографии кристаллов, находящихся в жидкой фазе системыКа2ВО4-Н2О-С2Н5ОН при 25 оС

[НО]: [C2H5OH], % об.

Микрофотографии твердых фаз

Фазы и кратность увеличения _микроскопа_

100:00

90:10

80:20

70:30

30:70

Мб 260 раз

Мб+Те 260 раз

Мб+Те 260 раз

Те 320 раз

Те 400 раз

10:90

Те 600 раз

Примечание: Мб - Мирабилит Na2SO4-10H2O; Те - тенардит Na2SO4

Необходимо также особо подчеркнуть, что добавки спирта уменьшают размеры образующихся зародышей, поскольку для обнаружения появляющихся в жидкой фазе кристаллов приходится увеличивать кратность разрешения микроскопа для получения микрофотографий водно-спиртовых растворов (табл. 1-3). При этом дополнительно искажается и форма кристаллов. Возможно, это связано с влиянием строения сольватной оболочки ионов на скорость роста кристаллов в пространстве (разные скорости роста кристаллов вдоль осей x, y, z).

Наиболее вероятно, что зародыши кристаллов находятся в равновесии с ионными ассоциатами, т.к. они находятся в одной жидкой фазе (микрокристаллы (табл. 1-3) визуально не наблюдаются в виде отдельной фазы).

Для количественного определения размеров частиц, выпадающих в осадок из водно-этанольных растворов сульфатов лития, натрия и калия, использовали атомно-силовой микроскоп (рис. 1).

При сканировании высушенной капли раствора на анализируемой поверхности сканирующего зондового микроскопа реализуется неравновесный режим получения осадков вследствие испарения растворителя. В неравновесных условиях при добавлении спирта к водным растворам сульфатов щелочных металлов, наоборот, возрастают размеры образующихся наночастиц (табл. 4-6).

Как видно из данных табл. 4-6, при малом содержании спирта в растворе образуются наноча-стицы. С повышением доли этанола в растворе образуются более крупные наночастицы, которые достигают микромасштабного размера.

Таблица 3

Микрофотографии кристаллов, находящихся в жидкой фазе системы К2В04-Н20-С2Н50Н при 25 оС

[Н2О]: [C2H5OH], % об.

Микрофотографии твердых фаз

Фазы и кратность увеличения _микроскопа_

100:00

90:10

80:20

70:30

60:40

30:70

Ар 260 раз

Ар 260 раз

Ар 320 раз

Ар 320 раз

Ар 400 раз

Ар 400 раз

Примечание: Ар - АрканитК^04

а б в

Рис. 1. Нанофотографии выпавших осадков в системе Ка2В04-Н20-С2Н50Н с содержанием этанола: а - 10%; б - 50% в - 90%.

Таблица 4

Влияние добавок этанола на размеры наночастиц и микрочастиц сульфата лития, образующихся из водно-этанольных растворов

[Н2О] : [С2Н5ОН], объемные доли в %

Средняя ширина, нм

Максимальная высота, нм

от 3.1 до 12.9 от 3.4 до 24.9 от 7.4 до 31.6 от 8.2 до 40.2 от 13.1 до 72.0 от 34.5 до 99.1 от 37.2 до 112.4 от 38.7 до 185.8

Таблица 5

Влияние добавок этанола на размеры наночастиц и микрочастиц сульфата натрия, образующихся из водно-этанольных растворов

90 : 10 80 : 20 70 : 30 60 : 40 50 : 50 40 : 60 30 : 70 20 : 80

от 39.1 до 236.8 от 98.7 до 397.3 от 107.4 до 395.5 от 132.4 до 427.2 от 187.9 до 576.1 от 267.1 до 1098 от 294.2до 1246 от 352.3 до 1325

[Н2О] : [С2Н5ОН], объемные доли в %

Средняя ширина, нм

Максимальная высота, нм

90 : 10 80 : 20 70 : 30 60 : 40 50 : 50 40 : 60 30 : 70 20 : 80

от 90.2 до 193.8 от 127.6 до 263.6 от 140.4до 552.3 от 338.2 до 868.2 от 363.5 до 950.9 от 370.0 до 1251 от 416.4 до 1323 от 591.4 до 1579

от 12. от 15. от 22. от 51. от 76. от 100 от 160. от 290

9 до 90.85 5 до 121.9

1 до 144.9

2 до 156.0 9 до 175.3 .3 до 355.3 0 до455.92 .2 до 543.2

Таблица 6

Влияние добавок этанола на размеры наночастиц и микрочастиц сульфата калия, образующихся из водно-этанольных растворов

[Н2О] : [С2Н5ОН], объемные доли в %

Средняя ширина,

Максимальная высота, нм

90 : 10 80 : 20 70 : 30 60 : 40 50 : 50 40 : 60 30 : 70 20 : 80

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

от 82.7 до 165.4 от 152.8 до 350.3 от 307.2 до 433.5 от 318.8 до 793.4 от 350.7 до 848.5 от 357.8 до 942.4 от 1023 до 1655 от 1211до 1893

от 4.3 до 20.3 от 15.2 до 39.6 от 16.8 до 41.1 от 18.1 до 63.6 от 21.5 до 93.4 от 23.9 до 120.8 от 49.0 до 150.4 от 66.6 до 161.4

Представленные результаты можно объяснить следующим образом. Известно [16], что растворитель может играть роль среды, которая влияет на рост и число зародышей. Число зародышей кристаллов в растворах зависит от полярности среды: чем ниже диэлектрическая проницаемость растворителя, тем больше зародышей образуется. Поэтому при добавлении к полярным водным (е = 78.5) растворам менее полярного растворителя - этанола (е = 24.3) снижается общая полярность раствора. Вследствие этого в водно-этанольных растворах возрастает число зародышей кристаллов с увеличением концентрации спирта в растворе. Особенно

наглядно это свойство проявляется в водно-этанольных растворах сульфата натрия (табл. 2). Одновременно необходимо также учитывать следующие факторы: с повышением доли спирта в растворе снижаются растворимость и степень электролитической диссоциации соли [14], т.е. снижается концентрация катионов металлов и сульфат-анионов.

В равновесных условиях получения осадков важно учитывать соотношение числа ионов в растворе и числа образующихся зародышей кристаллов. В водных растворах это соотношение имеет максимальное значение и поэтому образуются относительно крупные кристаллы (табл. 1-3), т.е. в росте кристаллов на основе минимально возможного количества зародышей принимают участие максимально возможное количество ионов из раствора. При добавлении спирта к водному раствору возрастает число образующихся зародышей и одновременно снижается число ионов, участвующих в росте кристаллов. Поэтому наблюдается образование относительно мелких кристаллов (табл. 1-3).

При неравновесном режиме конечный размер частиц формируется фактически в твердой фазе по мере испарения растворителя в капле на анализируемой поверхности сканирующего зондового микроскопа. С увеличением содержания спирта в растворе возрастает число образующихся зародышей в виде наночастиц. Известно [19-20], что наночасти-цы обладают нескомпенсированной избыточной энергией и поэтому имеют высокую реакционную способность в процессах агрегации. Степень агрегации наночастиц-зародышей в изученных растворах будет зависеть от их количества, т.е. чем больше зародышей возникает и участвует в процессе агрегации, тем крупнее будут образующиеся частицы (табл. 4-6). Поэтому добавки этанола увеличивают размеры наночастиц, образующихся из водно -этанольных растворов в неравновесных условиях. При получении осадка из раствора в равновесных условиях избыточная энергия наночастиц-заро-дышей, по нашему мнению, рассеивается на молекулах растворителя и поэтому роль процесса агрегации несущественна, а на конечный размер частиц оказывает влияние число ионов, расходуемых на рост кристаллов.

Заключение

Полученные данные однозначно свидетельствуют о том, что размер частиц, образующихся из водно-спиртовых растворов сульфатов лития, натрия и калия, зависит, прежде всего, от двух факторов: равновесного или неравновесного режима получения осадка и содержания спирта в растворе.

Выводы

1. В жидкой фазе насыщенных водно -этанольных растворов сульфатов лития, натрия и

нм

калия образуются зародыши кристаллов, размеры которых уменьшаются с повышением концентрации спирта в системе.

2. При удалении растворителя из насыщенных водно-этанольных растворов Li2SO4, Na2SO4 и K2SO4 размеры образующихся частиц возрастает с увеличением концентрации спирта в растворе.

Работа выполнена при финансировании за счет средств научного гранта Башгоспедуниверистета им. М. Акмуллы№66/н от 14.06.2019.

ЛИТЕРАТУРА

1.

Бесков В. С., Сафронов В. С. Общая химическая технология и основы промышленной экологий: учеб. для вузов. М.: Химия,1999. 472 с.

2. Наркевич И. П., Печковский В. В. Утилизация и ликвидация отходов в технологии неорганических веществ. М.: Химия, 1984. 240 с.

3. Алексеев А. А., Алексеев А. И., Смирнова Е. Е., Юзвяк З. С. Теоретические основы технологии очистки воды на промышленных предприятиях России: учеб. пособие. СПб.: изд-во СЗТУ, 2006. 146 с.

4. Справочник по растворимости. Т. 1. Бинарные системы. Кн. 1. М.-Л., 1961. 960 с.

5. Seidell A., Linke W. F. Solubilities of inorganic and organic compounds. New-York: Van Nostrand, 1952. 1254 p.

6. Mills A. L., Smith F. A. Isopropylalcohol-sodium sulfate-water system, liquid - liquid equilibriums // J. Chem. Engng. Data Ser. 1957. Vol. 2. №1. P. 30.

7. Ахумов Е. И. О растворимости твердого вещества в двойном смешанном растворителе // Ж-л общ. химии. 1939. Т. 9, №13. С. 1207-1212.

8. Крижановский А. В., Ненно Э. С. Система Na2SÜ4-C4Hs02 -H2O. Журн. Неорган. Химии. 1973. Т. 18, №28. С. 2262-2265.

9. Emons H. H., Roser H. Untersuchungen an systemenaus salzen und gemischntenlosungsmitelen // Z. anorgan. Und allgem. Chem. 1966. Bd. 346, №5-6. S. 225-233.

10. Крижановский А. В., Ненно Э. С., Скрипченко Р. М. Система Na2SO4-(CH3)2CO - Н2О.Журн. Неорган. Химии. 1972. Т. 17, №>9. С. 2526-2530.

11. Куделин Д. П. растворимость сульфатов щелочных металлов в 1,2- диметоксиэтане и его смесях с водой: автореф. дисс. ... канд. хим. наук. М., 1996. 16 с.

12. Бондаренко Л. Г. Исследование расслаивания в системах пиридин - вода - соль: автореф. дисс. . канд. хим. наук. Алма-Ата, 1973. 32 с.

13. Мустафин Д. И. Проблемы растворимости сульфатов щелочных металлов в неводных и смешанных растворителях: дисс. ... д-р. хим. наук. М., 2003. 381 с.

14. Борисов И. М., Набиев А. А., Мухамедьянова А. А., Соли-ев Л., Тошов А. Ф., Мусоджонова Дж. М. Электролитическая диссоциация сульфата натрия в водно-этанольных растворах. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 6. С. 59-64.

15. Кочетков О. С. Основы кристаллооптики и микроскопический анализ. Методические указания. УГТУ, Ухта, 2006. 35 с.

16. Zhao X., Ren X., Sun C., Zhang X., Si Yu., Yan C., Xu J., Xue D. Morphology Evolution at Nano- to Micro-Scale. Func.Mat.Lett, 2008. V. 1. 3. Рр. 167-172.

17. Крестов Г. А., Новоселов Н. П., Перелыгин И. С., Кол-кер А. М., Сафонова Л. П., Овчинникова В. Д., Тростин В. Н. Ионная сольватация (Проблемы химии растворов). М.: Наука, 1987. 320 с.

18. Горбунов А. О. Равновесие раствор - твердая фаза в тройных водно-органических системах, содержащих соли переходных металлов: дисс. ... канд. хим. наук. СПб., 2017. 145 с.

19. Жабрев В. А., Марголин В. И., Павельев В. С. Введение в нанотехнологию (общие сведения, понятия и определения). Самара: изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2007. 172 с.

20. Сергеев Г. Б. Нанохимия. М.: изд-во МГУ, 2003. 288 с.

Поступила в редакцию 22.11.2019 г. После доработки - 14.01.2020 г.

DOI: 10.33184/bulletin-bsu-2020.1.10

ON THE EFFECT OF ALCOHOL ON THE SIZE OF PARTICLES PRECIPITATING FROM WATER-ETHANOL SOLUTIONS OF ALKALI METAL SULFATES

© I. M. Borisov1, ^ ^ Nabiev1, V. M. Kornilov1*, L. Soliev2, T. G. Vedernikova1

'Bashkir State Pedagogical University named after M. Akmulla 3a Oktyabrskoi Revolutsii Street, 450008 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia.

2Tajik State Pedagogical University named after S. Aini 121 Rudaki Avenue, 734003 Dushanbe, Republic of Tajikistan.

Phone: +7 (347) 246 63 92.

*Email: kornilov@anrb.ru

It was shown that upon receipt of precipitation of lithium, sodium, and potassium sulfates from water-ethanol saturated solutions under equilibrium conditions, ethanol additions reduce the size of microcrystals formed. In the nonequilibrium mode, nanoparticles precipitate from the studied solutions, the size of which increases with an increase in the proportion of ethanol in the solution. When developing the technology of utilization of saline industrial effluents, information about the composition and particle size of the formed sediments is important. The data available in the literature mainly characterize the solubility of inorganic salts in various media. It is known that the introduction of an organic solvent in aqueous solutions of salts reduces the solubility of salts, which contributes to the selection of an effective method for the separation of salts from effluents. At the same time, the question of the size of the formed precipitation particles is practically not discussed. The influence of the method of obtaining the solid phase on the size of the formed particles is also not covered in the literature. In this regard, the influence of alcohol additives on the size of precipitation particles formed from saturated water-ethanol solutions of lithium, sodium, and potassium sulfates in equilibrium and nonequilibrium conditions of production is studied in this article. The presented results can be explained as follows. It is known that the solvent can play the role of a medium that affects the growth and number of embryos. The number of crystal nuclei in solutions depends on the polarity of the medium: the lower the dielectric constant of the solvent, the more nuclei are formed. Therefore, adding to the polar aqueous (e = 78.5) solutions of less polar solvent-ethanol (e = 24.3) decreases the total polarity of the solution. As a result, the number of crystal nuclei increases in water-ethanol solutions with an increase in the concentration of alcohol in the solution.

Keywords: lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, water-ethanol solutions, nanoparticles, microcrystals.

Published in Russian. Do not hesitate to contact us at bulletin_bsu@mail.ru if you need translation of the article.

REFERENCES

1. BesKov V. S., Safronov V. S. Obshchaya khimichesKaya tekhnologiya i osnovy promyshlennoi eKologii: ucheb. dlya vuzov [General chemical technology and the basics of industrial ecology: textbook for universities]. Moscow: Khimiya, 1999.

2. NarKevich I. P., PechKovsKii V. V. Utilizatsiya i liKvidatsiya otkhodov v tekhnologii neorganichesKikh veshchestv [Recycling and waste disposal in the technology of inorganic substances]. Moscow: Khimiya, 1984.

3. AleKseev A. A., AleKseev A. I., Smirnova E. E., YuzvyaK Z. S. TeoretichesKie osnovy tekhnologii ochistKi vody na promyshlennykh predpriyatiyakh Rossii: ucheb. posobie [Theoretical foundations of water purification technology in industrial enterprises of Russia: textbook]. Saint Petersburg: izd-vo SZTU, 2006.

4. SpravochniK po rastvorimosti. Vol. 1. Binarnye sistemy. Kn. 1 [Solubility guide. Vol. 1. Binary systems. Book 1]. M.-L., 1961.

5. Seidell A., Linke W. F. Solubilities of inorganic and organic compounds. New-York: Van Nostrand, 1952.

6. Mills A. L., Smith F. A. J. Chem. Engng. Data Ser. 1957. Vol. 2. No. 1. Pp. 30.

7. Akhumov E. I. Zh-l obshch. khimii. 1939. Vol. 9, No. 13. Pp. 1207-1212.

8. KrizhanovsKii A. V., Nenno E. S. Sistema Na2SO4-C4H8O2 - H2O. Zhurn. Neorgan. Khimii. 1973. Vol. 18, No. 8. Pp. 2262-2265.

9. Emons H. H., Roser H. Z. anorgan. Und allgem. Chem. 1966. Bd. 346, No. 5-6. Pp. 225-233.

10. KrizhanovsKii A. V., Nenno E. S., SKripchenKo R. M. Zhurn. Neorgan. Khimii. 1972. Vol. 17, No. 9. Pp. 2526-2530.

11. Kudelin D. P. rastvorimost' sul'fatov shchelochnykh metallov v 1,2- dimetoKsietane i ego smesyakh s vodoi: avtoref. diss. ... Kand. khim. nauK. Moscow, 1996.

12. BondarenKo L. G. Issledovanie rasslaivaniya v sistemakh piridin - voda - sol': avtoref. diss. ... Kand. khim. nauK. Alma-Ata, 1973.

13. Mustafin D. I. Problemy rastvorimosti sul'fatov shchelochnykh metallov v nevodnykh i smeshannykh rastvoritelyakh: diss. ... d-r. khim. nauK. Moscow, 2003.

14. Borisov I. M., Nabiev A. A., Mukhamed'yanova A. A., Soliev L., Toshov A. F., Musodzhonova Dzh. M. EleKtrolitichesKaya dissotsiatsiya sul'fata natriya v vodno-etanol'nykh rastvorakh. Izv. vuzov. Khimiya i khim. tekhnologiya. 2017. Vol. 60. No. 6. Pp. 5964.

15. KochetKov O. S. Osnovy KristallooptiKi i miKrosKopichesKii analiz. MetodichesKie uKazaniya [Fundamentals of crystal optics and microscopic analysis. Methodical guide]. UGTU, Ukhta, 2006.

16. Zhao X., Ren X., Sun C., Zhang X., Si Yu., Yan C., Xu J., Xue D. Morphology Evolution at Nano- to Micro-Scale. Func.Mat.Lett., 2008. Vol. 1. 3. Rr. 167-172.

17. Krestov G. A., Novoselov N. P., Perelygin I. S., KolKer A. M., Safonova L. P., OvchinniKova V. D., Trostin V. N. Ionnaya sol'vatatsiya (Problemy khimii rastvorov) [Ionic solvation (Problems of chemistry of solutions)]. Moscow: NauKa, 1987.

18. Gorbunov A. O. Ravnovesie rastvor - tverdaya faza v troinykh vodno-organichesKikh sistemakh, soderzhashchikh soli perekhodnykh metallov: diss. ... Kand. khim. nauK. Saint Petersburg, 2017.

19. Zhabrev V. A., Margolin V. I., Pavel'ev V. S. Vvedenie v nanotekhnologiyu (obshchie svedeniya, ponyatiya i opredeleniya) [Introduction to nanotechnology (general information, concepts and definitions)]. Samara: izd-vo Samar. gos. aeroKosm. un-ta, 2007.

20. Sergeev G. B. Nanokhimiya [Nanochemistry]. Moscow: izd-vo MGU, 2003.

Received 22.11.2019. Revised 14.01.2020.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.